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Fall ist, als nicht durch starke Anhäufung der Zellen Nahrungsmangel im Medium auftritt oder Hemmungsstoffe, Gifte u. dgl. gebildet werden) und lehit, dass die Hefemenge unter den angegebenen Bedingungen logarithmisch mit der Zeit wächst. Praktische Untersuchungen Eulers und anderer haben bestätigt, dass in dem untersuchten Bereich die Vermehrungskonstante k = 0*4343 k' ein exaktes Mass für die Geschwindigkeit des Hefezuwachses ist (a. p. 0. S. 255), so dass die Veimehrungskonstanten zur Charakteristik der Hefen geeignet erschienen (a. a. O. S. 257).
Die Eulersche Grundgleichung der Hefevermehrung wurde durch von den gleichen Voraussetzungen ausgehende mathematische Anleitung in der Foim
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gewonnen, in welcher Gleichung q die Menge der Hefe bezeichnet, die nach einer gewissen Zeit t vorhanden ist, a die Menge der Hefe, mit der der Vermehrungsprozess begonnen wurde, während e die Basis des natürlichen Logarithmus und v die Vermehrungskonstante k' der Eulerschen Gleichung ist. Hieraus ergibt sich
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oder unter Berücksichtigung des Briggschen Logarithmus
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Man erhält also , tut 2. 30259 = -log a oder 0*4343 #t-log q-loga in vollster Übereinstimmung mit der Eulerschen Gleichung.
Aus der Grundgleichung q = a. e# lassen sich unter Annahme bestimmter Werte für # und a
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Werten des Vermehrungsfaktors e eiits-pricht.
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von der idealen logarithmisehen Kurve sehr erheblich ab. Sie verlaufen nur in den ersten Abschnitten logarithmisch, zeigen dann einen Inflexionspunkt und nähern sich schliesslich asymptotisch der Abszisse.
Hi ? r setzte nun der erfinderische Gedanke ein, an Stelle eines fortlaufenden Erzeugungsprozesses einen in eine entsprechende Anzahl kurzer und daher leichter beherrschbarer Teilprozesse (Phasen) unter- geteilten stufenförmigen Vermehrungsvorgang treten zu lassen, innerhalb welcher Phasen das Hefe- waehstum sich derart regeln lässt, dass die Eulersehe Grundgleichung für jede einzelne Phase Geltung hat und deren Vermehrungskurven sich derartig aneinanderschliessen, dass auch der Verlauf der Vermehrungskurve als Ganzes der Grundgleichung (Gleichung I) annähernd entspricht.-Pas in dieser Weise theoretisch bestimmte Arbeitsziel hat zieh dann mit Hilfe der technischen Regel erreichen lassen,
dass der Hefevermehrungsvorgang in unmittelbar aufeinanderfolgende Tei1gärungen von wachsendem Rauminhalt zerlegt wird, die in sich abgeschlossene Vermehrungsvorgänge bilden, indem der Hefe am Beginn jeder einzelnen Phase die ganze Nährlösung für diese Phase dargeboten und der Vermehrungsvorgang in jeder Phase bis zum Verbrauch (oder nahezu bis zum Verbrauch) des am Beginn der betreffenden Phase eingebrachten vergärbaren Zuckers fortgeführt wird, wobei die in der vorhergehenden Phase erzeugte Hefe ohne Separierung als Ansatz für die nächstfolgende Phase dient.
Vorzugsweise wird in dieser Art eine am Anfang des ganzen Gärvorganges eingebrachte Menge von Saathefe (zweckmässig Laboratoriumsreinzuehthefe) oder eine zu Beginn der Phasengärung zugesetzte Menge Mutterhefe bis zur schliesslichen Abtrennung der Hefeernte in ununterbrochener Berührung mit dem Nährmedium vermehrt.
Um eine solche Phasengärung als Ganzes in möglichst genauer Annäherung an eine der theoretischen Grundgleichung (Gleichung I) entsprechende Vermehrungskurve durchzuführen, muss die Menge der der Hefe zu Beginn der einzelnen Phasen dargebotenen Nährstoffe annähernd derart bemessen werden, dass die Hefemenge in jeder Phase, durch alle Stadien der Gärung hindurch, um ein bestimmtes, von Phase zu Phase wachsendes Mass zunimmt, das durch die ideale Bedingung gegeben ist, dass die Hefemenge durchweg logarithmisch mit der Zeit wachsen soll, entsprechend der Grundgleichung q = a.
e, in welcher Gleichung q die Menge der Hefe bezeichnet, die nach einer gewissen Zeit t vorhanden ist, a die Menge der Hefe, mit der der Vermehrungsprozess begonnen wurde und e die Basis des natürlichen Logarithmus ist, während e den Vermehrungsfaktor darstellt, der je nach der gewünschten Hefebeschaffenheit
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der Hauptgärung von Phase zu Phase stark zunehmen, und dass dieser Anstieg um so steiler wird, je grösser der Vermehrungsfaktor-Oh ist. Die zur Deckung des Stickstoff-und Phosphorbedaifes der Hefe erforderlichen Nährstoffe sind in die einzelnen Phasen in ähnlichen Verhältnissen wie die Teilzuckermengen einzubringen.
In dieser Weise wird der Nährstoffzusatz, in weiten Grenzen unabhängig von der Verdünnung, durch das Mass der Hefevermehrung im Sinne der Eulerschen Gleichung bestimmt. Im Zusammenhang mit der Erkenntnis, dass der Vermehrungsfaktor # für die Beschaffenheit der Hefe und Ausbeute bestimmte Bedeutung hat, ist hiedureh eine Richtschnur für die Nährstoffbemessung in den einzelnen Phasen gegeben. Zur praktischen Durchführung ergibt sich von selbst, dass die Gärtemperatur und die Luftmenge entsprechend gewählt werden muss : ausser der entsprechenden Nährstoffbemessung ist Bedingung, dass man die Gärung um so wärmer führen und dass man um so stärker lüften muss, je höher der & -Wert der Vermehrungskurve ist, welcher der ganze Verlauf des Vermehrungsvorganges angenähert werden soll.
Es bleibt nur noch die Frage offen, in wie viele Teilgärungen der ganze Veimehrungsvorgang von gegebener Gesamtdauer zerlegt werden muss, um mit Sicherheit zu verhindern, dass die Veränderungen des Nährmediums (Abnahme der Nährstoffe, Anhäufung von Hemmungskörpern) innerhalb der einzelnen in sich abgeschlossenen Vermehrungsvorgänge als Abweichungen von der Eulerschen Grund-
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einzelnen Phasen höchstens eine Verdoppelung der Hefemenge erreicht werden soll. Man wählt die Gesamtdauer des Gärprozesses in vorteilhaft mit 16-36 Stunden und zerlegt den Hefevermehrungsvorgang zweckmässig in 5-9 Phasen.
Der nach diesen Grundregeln angelegte Hefeerzeugungsvorgang soll zur Überprüfung der jeweils gewählten Arbeitsbedingungen analytisch in der Weise verfolgt werden, dass die zu Beginn und am Ende jeder Phase vorhandene Hefemenge gewogen wird, um mit Hilfe der so gefundenen Werte ffir q"q,. q"
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Kurven (Fig. 1) zu vergleichen.
Durch diese neuartige Methode der Betriebsbeobachtung können die auf Grund der allgemeinen Regeln gewählten Arbeitsbedingungen auf dem Wege der Erfahrung so verfeinert werden, dass unter den durch die besonderen Arbeitsverhältnisse gesetzten praktischen Verhältnissen der Vermehrungsvorgang einem der Grundgleichung I mit bestimmtem 9 entsprechenden Hefewachstum in allen Stadien bis zum Schluss der Gärung sehr weitgehend angenähert wird.
Im Rahmen dieser allgemeinen Arbeitsregeln haben sich hernach durch fortgesetzte Versuchsarbeit weitere die angestrebte Annäherung begünstigende Ausführungsformen des Phasenverfahrens ergeben.
Es empfiehlt sich für gewöhnlich nicht, die ganze Gärdauer in gleichförmige Unterabschnitte
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anzunähern.
Am Ende der auf die Vorgärung folgenden Phasen ist es zweckmässig, Reifungspausen einzuschalten, deren Dauer mit dem Fortschritt des Hefevermehrungsvorganges wächst. Während der Hefevermehrung entstehen immer mehr Stoffwechselspaltprodukte, die hernach zum Teil verbrannt werden, wogegen ein anderer Teil der ursprünglichen Spaltprodukte zu höhermolekularen Körpern synthetisch aufgebaut wird. Für diese Verbrennung und Resynthese muss der Hefe Zeit gelassen werden. Bekanntlich bilden sich während der Gärung u. a. auch Säuren, welche von der Hefezelle als Regulator zur Ingangsetzung der verschiedenen physiko-chemischen Reaktionen sowie Zustandsänderungen in den Kolloiden gebraucht werden und die dann wieder weggeschafft werden müssen.
Beim vorliegenden Verfahren können sich keine allzu grossen Säuremengen bilden, wenn durch Ruhepausen am Ende der einzelnen Phasen bewirkt wird, dass ein Sinken der Azidität bereits stattfindet, bevor eine die Hefe schädigende Wasserstoffionenkonzentration erreicht ist.
Ferner ist es vorteilhaft, die ganzen für die einzelnen Phasen im Verhältnis zur Hefevermehrung bestimmten Nährstoffmengen am Beginn der Phase möglichst gleichzeitig einzubringen, d. h. dem Nährmedium möglichst schnell und gleichmässig zuzuführen. Hiedurch wird die Fähigkeit der Hefe ausgenützt, die ihr in der Nährlösung dargebotenen Nährstoffe an ihrer Oberfläche zu adsorbieren.
Die Vermehrungskurve einer im praktischen Grossbetrieb nach diesen Grundsätzen in sieben Teilgärungen geführten Phasengärung ist in Fig. 2 graphisch veranschaulicht. Die Gärdauer der ein-
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einzelnen Phasen gebildeten Hefemengen Q1, Q2'.'. Q7 auf der Ordinate aufgetragen. Der ganze Verlauf der Kurve ist logarithmisch und steht in bester Übereinstimmung mit dem Verlauf der theoretischen Kurven in Fig. 1 und im besonderen mit der Kurve d, deren @ dem Wert von 0'129 entspricht.
Fig. 3 der Zeichnungen zeigt die zugehörige Zuckerzeitkurve und den analytisch verfolgten Verlauf der Zuckerverarbeitung. Die Gärzeiten der einzelnen Phasen sind in Übereinstimmung mit Fig. 2 auf der Abszisse, die Mengen zugesetzten Zuckers auf der Ordinate aufgetragen. Der analytisch verfolgte Zuckergehalt innerhalb der einzelnen Phasen ist mit starken Linien, der jeweilige Gehalt an Invertzucker mit dünnen Linien dargestellt. Es zeigt sich, dass die Invertzuckermengen in einzelnen Phasen vorübergehend eine Erhöhung erfahren, was wohl darauf zurückzuführen ist, dass der durch die Invertase gespaltene Rohrzucker intermediär gebunden wird und so bei der Analyse nicht als Invertzueker erscheint, um dann entweder wieder als Invertzucker zum Vorschein zu kommen oder assimiliert zu werden.
Die mit dem Fortschreiten des Hefevermehrungsprozesses wachsenden Ruhepausen treten in den einzelnen Zuckerverbrauchskurven der höheren Phasen deutlich hervor.
Das Phasenverfahren trägt der Erkenntnis Rechnung, dass sich der Stickstoffgehalt der Hefe während der Gärung ändert, indem er einer gewissen Grenze zustrebt, anfangs sich etwas anhäuft, mit der Steigerung der Hefewachstumsgeschwindigkeit jedoch wieder abnimmt und die Hefe sich dann auf den Eiweisstoffweehsel einstellt. Beim Wachstums verlauf des Phasenverfahrens wird das Abfallen des Zymasegehaltes bzw. ein Steigen des Peptasegehaltes nach Möglichkeit vermieden. Dabei ist das Verfahren durch besonders einfache und sichere Durchführbarkeit ausgezeichnet.
Nach den Untersuchungen 0. Warburgs (Biochemische Zeitschrift, 1927) ist das Verhältnis zwischen Atmung und Gärung je nach der Art, wie die Hefe erzeugt wird, verschieden ; so ist beispielsweise dieses Verhältnis bei einer Hefe, solange noch Zucker vorhanden ist, 0.04, wenn aber längere Zeit ohne Zucker gelüftet wird, 0'28. Durch das Phasenverfahren ist man je nach der Wahl des & in der Lage, das Verhältnis zwischen Atmung und Gärung günstig zu beeinflussen.
Zur Kennzeichnung der verschiedenartigen Überlegenheit des vorliegenden Verfahrens gegen- über den bis jetzt bekannten Hefeerzeugungsverfahren wäre ferner noch darauf hinzuweisen, dass die
Hefe bei allen gebräuchlichen Verfahren, besonders beim Zulaufverfahren, im ruhenden Zustande in
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eine stark verdünnte Nährlösung eingebracht wird, wogegen beim vorliegenden Verfahren der ganze Gärprozess besonders Stellhefegenerationen, die für sich aus der Lösung getrennt und abgepresst werden, nicht erfordert, vielmehr die Hefe, mit Ausnahme der Einführung'verhältnismässig geringer Mengen der ersten Mutterhefe bzw. Laboratoriumsreinzucht, während des ganzen Prozesses ständig in Lebenstätigkeit erhalten bleibt.
Das Einbringen ruhender Hefe in eine stark verdünnte Nährlösung ist mit einer Schwächung der Hefe verbunden. Tritt doch ein osmotischer Austausch der Hefeprotoplasmastoffe ein, was schon dadurch zum Vorschein kommt, dass eine solchein einestark verdünnte Lösung eingesäte Hefe erst nach einiger Zeit ihre Gärtätigkeit beginnt. Diese Induktionszeit, die notwendig ist, um die abgepresste, in die verdünnte Würze eingesäte Hefe wieder in den Zustand einer lebensfähigen Zelle zu bringen, fällt beim vorliegenden Verfahren weg.
Ein weiterer Vorteil des Phasenverfahrens gegenüber den bisher bekannten Verfahren tritt in der Möglichkeit zutage, dass je nachdem, welche Ausbeuten und Hefe qualitäten verlangt werden, die Gärungen nach Beendigung der einen oder anderen Phase abgebrochen werden können, was in der graphischen Darstellung der Fig. 2 dadurch zum Ausdrucke kommt, dass die Kurve ohne Veränderung ihrer Form und Lage einfach entsprechend verkürzt wird.
Die Verwirklichung von Wachstumsverläufen, die verschiedenen Kurven der Grundgleichung I entsprechen, lässt sieh dadurch vereinfachen und zu grösserer Sicherheit bringen, dass der Hefezuwachs und der dadurch bestimmte Zuckerzusatz für jeden planmässig gewählten Wert b auch von vornherein rechnungsmässig festgelegt werden kann.
Unter der Voraussetzung, dass die Eulersche Gleichung für jede einzelne Phase Geltung hat, gilt für die erste Phase die Gleichung ql = für die zweite Phase die Gleichung
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für die dritte Phase die Gleichung
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ausdrücken.
(t (die Menge der eingesäten Hefe) und e (die Basis des natürlichen Logarithmus) sind bekannt. n bezeichnet die gewählte Anzahl der Phasen. Die Vermehrungsfaktoren #1 bis #n dürfen sich nach dem früher Gesagten, wenn der ganze Verlauf der Vermehrungskurve einer Kurve der Grundgleichung I in möglichster Annäherung entsprechen soll, so wenig verändern, dass statt {t1 bis #n ein konstantes #(#c) in die Gleichung eingeführt werden kann.
Wenn bestimmte Werte für t2, (t2-t1) use. angenommen werden,
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und Ausbeute die Werte für q"q,.... q", das sind die Hefemengen, die am Ende der Phasen gebildet sein müssen, damit die Hefe unter Einhaltung des gewählten genauen Masses für die Geschwindigkeit des Zuwachses logarithmisch mit der Zeit wächst berechnet werden :
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Statt der hieraus berechneten Werte ql'q2'... q" können und sollen selbstverständlich je nach der Kapazität der Betriebseinrichtungen Vielfache der gefundenen Werte als Grundlagen für die praktische Durchführung genommen werden.
Es lassen sich ferner auch die Zuckermengen rechnungsmässig ermitteln, die der Hefe am Beginn der einzelnen Phasen dargeboten werden müssen, damit am Ende der Phasen die für einen bestimmten Vermehrungsfaktor berechneten Hefemengen ql bis q" gebildet sein können.
Aus der Überlegung, dass auch der Nährstoffverbrauch, soll der Wachstumsverlauf der Eulerschen Gleichung entsprechen (also unter den Voraussetzungen, die für die Gültigkeit dieser Gleichung gemacht wurden), logarithmiseh mit der Zeit wachsen muss, folgt zwingend, dass die Eulersche Gleichung in ihrer ursprünglichen Form (Gleichung I) und in der für die Phasengärung abgeleiteten Form (Gleichung II) auch geeignet sein muss, die Beziehungen zwischen dem Zuckerverbrauch und der Zeit darzustellen.
Bezeichnet man mit die erforderliche Zuekermenge, um in der ersten Phase bei dem Vermehrungsfaktor be und in der Zeit t1 aus dem Gewicht der ersten Mutterhefe a das Hefegewicht ql zu erhalten, bezeichnet man ferner mit u das Gewicht des Zuckers, der notwendig ist, um die Mutterhefe a zu erzeugen, und mit e1 einen für diesen Teilprozess geltenden Assimi1ationsfaktor, so ist
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Vermehrungskurve offenbar gleichzusetzen sein.
Es ergibt sich aus Gleichung II:
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ferner aus Gleichung In :
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In Gleichung IV finden die Beziehungen zwischen Hefegewicht und Zuckerverbrauch bei einem gegebenen Mass für die Geschwindigkeit des Hefezuwachses ihren gesetzmässigen Ausdruck. Die am Beginn der ersten Phase zuzusetzende Zuckermenge erhält man aus der Gleichung
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Für die zweite Phase gilt :
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Die Erfahrung hat schliesslich zu der vollkommensten Ausführungsform des Phasenverfahrens geführt, die in der einzigen Hinsicht von der vorstehend beschriebenen Berechnungsart abweicht, dass bei der Einbringung einer verhältnismässig grossen Menge von Mutterhefe (a) in die Phasengärung # nur
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Auf dieser mathematischen Grundlage kann der Erzeugungsvorgang verschiedenen Anforderungen an die Ausbeute bzw. an die Beschaffenheit der zu erzeugenden Hefe nahezu theoretisch, jedenfalls aber weitaus sicherer angepasst werden als dies nach irgendeinem Verfahren bisher möglich war. Insbesondere kann auch auf bestimmte Eigenschaften der Hefe bezüglich ihrer chemischen Zusammensetzung und ihres Gehaltes an Enzymen und ferner auf den günstigsten physiologischen Zustand der Hefe für die Haltbarkeit hingearbeitet werden.
Die Möglichkeit, die Beschaffenheit der geernteten Hefe auch durch die Wahl der Saathefe (Mutterhefe) zu beeinflussen, bleibt selbstverständlich neben allen andern Möglichkeiten des Phasenverfahrens gegeben.
Es kann sich empfehlen, die einzelnen Phasen der Gärung in verschiedenen Gefässen vor sich gehen zu lassen. In Fig. 4 ist eine zur Durchführung des Verfahrens in dieser Weise geeignete Vorrichtung schematisch dargestellt, 1, 2, 3, 4 und 5 sind Gärgefässe von wachsendem Rauminhalt, die durch absperrbare Zweigleitungen 6,7, 8, 9 und 10 an ein gemeinsames Luftzuführungsrohr 11 angeschlossen sind. Die Zweigleitungen endigen am Boden der Gefässe und sind mit geeigneten Luftverteilungssystemen ausgestattet. 12 ist die Zuleitung für die Nährlösung, von welcher absperrbare Leitungen 13, 14, 15 abzweigen, die in die Gefässe 1, 2 und 3 nahe der Decke münden. Eine vierte Zweigleitung 16 mündet in einen Behälter 17, der oberhalb der Gefässe 4 und 5 angeordnet ist.
Die Gefässe 1, 2, 3 und 4 sind durch absperrbare Heber 18, 19 und 20 verbunden, die vom Boden des einen Gefässes zur Decke des nächstfolgenden, tieferliegenden, führen. An den Boden des Gefässes 4 ist eine Pumpe 21 angeschlossen, in deren
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Die Arbeitsweise mit Hilfe dieser Vorrichtung ist die folgende : In das Gärgefäss 1 wird die entsprechende Menge Nährlösung und Saathefe, vorteilhaft Laboratoriumsreinzuchthefe, eingebracht und der Vermehrung überlassen. Nach Ablauf der entsprechenden Gärdauer wird das Absperrorgan des Hebers 18 geöffnet, wodurch der Inhalt des Gefässes 1 in das Gefäss 2 übertritt, wo sieh nach Zusatz der
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entsprechenden Menge Nährlösung die erste Phase der Vermehrung unter Lüftung abspielt. Hierauf wird das Gärgefäss. 3 mit der Nährlösung der zweiten Phase beschickt, um sodann nach Öffnung des Absperrorgans im Heber 19 den Inhalt des Gärgefässes 2 zu empfangen.
Es kann vorteilhaft sein, die ersten drei Gärgefässe unter den Bedingungen der absoluten Reinzucht zu führen, wodurch eine erhöhte
Gewähr für die Erzeugung einer Hefe von grösster Haltbarkeit geboten ist. Vom Gärgefäss 3 kann man die Lösung mittels des geöffneten Heberrohres 26 in das Gefäss 4 drücken, dem die Nährlösung aus dem Behälter 17 über die geöffnete Zweigleitung 27 zuströmt. Statt dessen kann man aber den Inhalt des Gefässes 3 auch schon vor Einführung in das Gefäss 4 im Behälter 7 mit der Nährlösung vermengen, in welchem Falle das Absperrorgan der vom Heber 20 abzweigenden Leitung 22 geöffnet und der Dreiweghahn 24 so eingestellt wird, dass er die Verbindung zwischen den Rohrleitungen 23, 25 herstellt und den Weg zur Leitung 26 absperrt.
Ebenso kann auch der Inhalt des Gefässes 4 entweder unmittelbar oder über den Behälter 17 in das Gefäss 5 gebracht werden. In dem einen Fall ist bei abgesperrter Zweigleitung 22 der Hahn 24 so eingestellt, dass er die Rohre 23 und 26 verbindet und die Leitung 25 absperrt. In dem andern Falle wird durch den Hahn 24 die Leitung 26 abgesperrt und die Verbindung der Rohre 23 und 25 hergestellt. Aus dem als letztes verwendeten Gärgefäss wird die Hefe zu den Separatoren oder Pressen gebracht, wozu die an den Boden angeschlossenen absperrbaren Leitungen 29, 30 dienen.
Soll der Vergärungsvorgang in sieben Phasen vor sich gehen, so spielen sich in den Gärgefässen 4 und 5 mehrere Phasen hintereinander ab, wenn nicht gesonderte Gärgefässe auch für die Durchführung dieser Phasen vorgesehen sind.
Je nachdem, wie der Vermehrungsvorgang geführt wird, kann aus der Würze Alkohol abdestilliert oder auf die Entgeistung der Würze verzichtet werden.
Ausführungsbeispiele :
1. (Herstellung einer Hefe von guter Triebkraft und besonders guter Haltbarkeit bei einer Aus-
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q1-q2 ergeben sich durch Berechnung wie folgt :
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<tb>
<tb> ql <SEP> = <SEP> 14-30 <SEP> kg <SEP> Trockengewicht
<tb> qu, <SEP> = <SEP> 23-16"
<tb> qu <SEP> = <SEP> 36'88",,. <SEP>
<tb> q4 <SEP> = <SEP> 61-03"
<tb> q-97-16.,
<tb> q3=167*2,,
<tb> =298-9
<tb>
Zur Ermittlung der zugehörigen Werte für z1-z7 muss erst u (die zur Herstellung der Anstellhefe a verbrauchte Zuckermenge) berechnet werden. Die Melasse wird als 50% ige Zuckerlösung angenommen.
Das Trockengewicht ergibt durch Multiplikation mit dem Faktor 3.5 das Hefegewieht. Daher
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verbrauchte Zuekermenge elnzusetzen.) il = 29'53 keg z2=47*5 Z3 = 75-97 z4=125*7,, z5=200*2 =344-3 z7=615*7,,
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Hat der Gärbottieh, in dem die letzte Gärphase sich vollzieht, einen Inhalt von etwa 380hl, so können in diesem etwa ; 1000 kg Hefe erzeugt werden ; unter dieser Voraussetzung liefert die obige Berechnung : unmittelbar die zahlenmässigen Betriebsdaten.
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Die zuzugebenden Melassemengen sind :
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<tb>
<tb> für <SEP> die <SEP> 1. <SEP> Phase <SEP> (29-5-20-6). <SEP> 2 <SEP> = <SEP> 18 <SEP> Melasse
<tb> für <SEP> die <SEP> 2. <SEP> Phase <SEP> (47-5. <SEP> 2)-59 <SEP> =
<tb> 95-59 <SEP> = <SEP> 36,, <SEP> ,,
<tb> für <SEP> die <SEP> 3. <SEP> Phase <SEP> (76-2)-95
<tb> 152 <SEP> - <SEP> 95 <SEP> = <SEP> 57" <SEP> "
<tb> für <SEP> die <SEP> 4. <SEP> Phase <SEP> (126-2)-152
<tb> 252-152 <SEP> = <SEP> 100 <SEP>
<tb> für <SEP> die <SEP> 5. <SEP> Phase <SEP> (22*2)-252
<tb> 400-252 <SEP> = <SEP> 148 <SEP>
<tb> für <SEP> die <SEP> 6. <SEP> Phase <SEP> (344-2)-400
<tb> 688-400 <SEP> = <SEP> 288 <SEP>
<tb> für <SEP> die <SEP> 7. <SEP> Phase <SEP> (616*2)-688
<tb> 1232-688 <SEP> = <SEP> 544,,
<tb>
Die auf die Hefe zu verarbeitende Melasse wird nach irgendeiner der bekannten Methoden sorgfältig gereinigt.
Es empfiehlt sich, der klaren Melasselösung eine Titrierazidität gegen Lakmus von 0. 6-1. 2 zu geben. Es werden weiter wässrige Lösungen von Nährsalzen vorbereitet, von denen die eine 30 Gewichtsprozente Ammonsulfat (für die Folge As genannt) und die andere 15% Superphosphat (für die Folge Ss genannt) enthält.
Wenn von einer Laboratoriumsreinzucht ausgegangen wird, werden im Gärgefäss 1 von obiger Melasselösung nach durchgeführter Verdünnung auf zirka 14 Bg 40 kg, von obiger As-Losung 5 , von der Ss-Lösung 10 l eingebracht, worauf die so hergestellte Nährlösung in dem Gefässe nochmals sterilisiert und nach durchgeführter Abkühlung unter den bekannten Bedingungen der absoluten Reinzucht mit einer im Laboratorium herangezüchteten Hefe beimpft und etwa 15-20 Stunden bei einer mittleren Temperatur von 24 C der Vermehrung überlassen. Es sollen etwa 10 kg Hefe, auf die Trockensubstanz gerechnet, entstehen.
Diese Hefe wird als Anstellhefe für die eigentliche Phasengärung verwendet, welche in folgendem Beispiel in 7 Teilgärungen vor sich geht.
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<tb>
<tb>
Phase <SEP> 1 <SEP> : <SEP> 20 <SEP> Melasse, <SEP> 3l <SEP> As-Lösung, <SEP> 5 <SEP> l <SEP> Ss-Lösnng
<tb> Phase <SEP> 2: <SEP> 40,, <SEP> ,, <SEP> 5,, <SEP> ,, <SEP> 10,,
<tb> Phase <SEP> 3 <SEP> : <SEP> 60,, <SEP> ,, <SEP> 9,, <SEP> ,, <SEP> 18 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 4 <SEP> : <SEP> 100,, <SEP> ,, <SEP> 15,, <SEP> ,, <SEP> 30 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 5 <SEP> :150,, <SEP> ,, <SEP> 25,, <SEP> ,, <SEP> 40 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 6 <SEP> : <SEP> 300 <SEP> 60 <SEP> , <SEP> 80
<tb> Phase <SEP> 7 <SEP> : <SEP> 550,, <SEP> ,, <SEP> 100,, <SEP> ,, <SEP> 120,,
<tb>
In Phase 1 wird die reife Ansatzhefe, in allen folgenden Phasen die in der vorhergehenden Phase erzeugte Hefe, in die entsprechend vorbereitete Nährlösung der nächsten Phase eingedrÜckt.
Es empfiehlt sieh, die Melassenährlösungen mit fortschreitender Phasengärung immer verdünnter zu nehmen, so zwar, dass in der ersten Phase mit einer Melasselösung von 10-15 Bg, in der letzten Phase mit einer Melasselösung von 3-6 Bg gearbeitet wird. Es ist ferner angezeigt, die Aziditätsverhältnisse so zu halten, dass mit fortschreitender Gärung die Azidität immer mehr abfällt, derart, dass in der ersten Phase die Titrierazidität gegen Lakmus 4-6 , in der letzten Phase 0'2-0. 60 betragt. Zu diesem Zweck werden in den ersten Phasen Säuren zugesetzt ; in den nachfolgenden Phasen wird die aus dem Ammonsulfat frei werdende Schwefelsäure, falls der Säuregrad wider Erwarten nicht ohne weiteres ständig sinken sollte, in der allgemein bekannten Art durch Neutralitätsmittel abgestumpft.
Die Lüftungsintensität wird von Phase zu Phase grösser und steigt bis zu 12 m3 per Hek < o'i'er gärender Würze in der letzten Phase.
Beim Zusatz der gärenden Hefe der vorhergehenden Phase zu der Nährlösung für die darauffolgende ist auf eine innige Mischung der beiden Teile zu achten. Wenn die letzte Teilgärung beendet ist, wird die Hefe zentrifugiert und abgepresst.
Statt von Reinzuchthefe auszugehen und diese im Hefegärgefäss 1 entsprechend zu vermehren, kann man im Rahmen des vorstehenden Beispiels auch unmittelbar 10. 3*5 == 35 log geeigneter Stellhefe in das Gärgefäss 2 eintragen.
2. (Herstellung einer Hefe von sehr guter Triebkraft bei einer Ausbeute von 60%). 7 Phasen.
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Gemäss der Kapazität der Betriebsanlage sind die gefundenen Werte für M und bis Z7 mit einem entsprechenden Faktor zu multiplizieren und hienach die Melassezusätze für die einzelnen Phasen genau wie in Beispiel 1 zu berechnen. Lüftung und Temperaturen regelt man entsprechend, um den Gärvorgang den Werten von q in den einzelnen Phasen annähernd anzupassen : infolge der geringen Steigung der Hefezeitkurve wird die Temperatur niedriger, die Lüftung im Vergleich zu Gärungen mit steilerer Hefezeitkurve, also mit grösserer Hefeausbeute, geringer gehalten werden müssen.
Die Temperatur schwankt in diesem Falle zwischen 22-28 C, die Lüftung zwischen 2-7 m3 Luft pro Hekto'iter gärender Flüssigkeit. Die Zugabe der stickstoff- und phosphorhaltigen Nährstoffe erfolgt analog der Zuckerzugabe. Eine Gewinnung von Alkohol ist in diesem Falle empfehlenswert.
In Fig. 5 ist das in den einzelnen Phasen bestehende Verhältnis zwischen Hefegewicht und Zuekerverbrauch veranschaulicht, indem die Hefegewichte auf der Ordinate, die am Beginn der Phasen zugesetzten Zuckermengen auf der Abszisse aufgetragen sind. Linie a entspricht einem {t-Wert von 0-10, Linie b einem & -Wert von 0'155, Linie c stellt die im praktischen Betriebe bei Durchführung des Verfahrens nach dem Ausführungsbeispiel erhaltenen Werte dar.
Mit dem Zulaufverfahren hat das Phasenverfahren äusserlich den allmählichen Zusatz der Nährstoffe gemeinsam. Hingegen besteht der Unterschied, dass beim Phasenverfahren der Vermehrungsvorgang in aufeinanderfolgende Teilgärungen von wachsendem Rauminhalt zerlegt wird, die in sich abgeschlossene Vermehrungsvorgänge bilden, indem der Hefe am Beginn jeder einzelnen Phase-wie beim Abstellverfahren-die ganze Nährlösung für diese Phase dargeboten und der Vermehrungsvorgang in jeder Phase bis zum Verbrauch oder nahezu bis zum Verbrauch des am Beginn der betreffenden Phase eingebrachten vergärbaren Zuckers fortgeführt wird.
Während beim Zulaufverfahren in allen seinen Varianten (höchstens mit Ausnahme der Stellhefenerzeugung in den ersten Generationen) durch Ersatz der jeweils verbrauchten Nährsubstanzen durchweg dieselbe oder doch eine ähnliche hohe Verdünnung aufrechterhalten werden soll, enthält also beim Phasenverfahren die Nährlösung zu Beginn jeder Phase die einzelnen Nährstoffe in verhältnismässig grossem Überschuss. Die Menge der der Hefe in jeder Phase dargebotenen Nährstoffe wird nicht im Verhältnis zum Volumen der Nährlösung (also mit Rücksicht auf die Konzentration) bestimmt, sondern derart bemessen, dass sich die von Phase zu Phase wachsende Hefemenge in der nächstfolgenden Phase um ein bestimmtes Mass vermehren kann.
Von den Abstellverfahren unterscheidet sich das Phasenverfahren sehr wesentlich dadurch, dass von Phase zu Phase zu immer grösseren Flüssigkeitsmengen fortgeschritten wird, indem die in der vorhergehenden Phase erzeugte Hefe (ohne Separierung) gewissermassen als Ansatz für die nächstfolgende Phase dient.
PATENT-ANSPRÜCHE :
1. Verfahren zur Herstellung von Hefe nach dem Lüftungsverfahren, bei welchem der Hefevermehrungsvorgang in mehrere unmittelbar aufeinanderfolgende Teilgärungen zerlegt wird, wobei die in der vorhergehenden Phase erzeugte Hefe ohne Separierung als Ansatz für die nächste Phase dient, dadurch gekennzeichnet, dass aufeinanderfolgende Teilgärungen von wachsendem Rauminhalt in sich abgeschlossene Vermehrungsvorgänge bilden, indem der Hefe am Beginn jeder einzelnen Phase die ganze Nährlösung für diese Phase dargeboten und der Vermehrungsvorgangin jeder Phase bis zum Verbrauch oder nahezu bis zum Verblauch des am Beginn der betreffenden Phase eingebrachten vergärbaren Zuckers fortgeführt wird.
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The case is when there is no lack of food in the medium due to a strong accumulation of cells or inhibitors, poisons and the like. Like. Be formed) and shows that the amount of yeast under the specified conditions grows logarithmically with time. Practical investigations by Euler and others have confirmed that in the examined area the propagation constant k = 0 * 4343 k 'is an exact measure for the rate of yeast growth (ap 0, p. 255), so that the propagation constants appeared to be suitable for the characteristics of the yeasts (loc. cit. OS 257).
Euler's basic equation of yeast propagation was made possible by mathematical instructions based on the same assumptions in the Foim
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obtained, in which equation q denotes the amount of yeast that is present after a certain time t, a the amount of yeast with which the propagation process was started, while e is the base of the natural logarithm and v is the propagation constant k 'of Euler's equation is. From this it follows
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or taking into account Brigg's logarithm
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So you get, does 2. 30259 = -log a or 0 * 4343 # t-log q-loga in full agreement with Euler's equation.
From the basic equation q = a. e # can be calculated assuming certain values for # and a
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Values of the multiplication factor eiits-pricht.
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from the ideal logarithmic curve very considerably. They run logarithmically only in the first sections, then show an inflection point and finally approach the abscissa asymptotically.
Hi ? Instead of a continuous production process, a step-like propagation process divided into a corresponding number of short and therefore more easily controllable sub-processes (phases) began, within which phases the yeast growth can be regulated in such a way that the Eulershe basic equation is valid for each individual phase and its multiplication curves are connected in such a way that the course of the multiplication curve as a whole approximately corresponds to the basic equation (equation I). Pas then theoretically determined work goal in this way was then able to be achieved with the help of the technical rule ,
that the yeast propagation process is broken down into successive partial fermentations of increasing volume, which form self-contained propagation processes in that the yeast at the beginning of each individual phase offers the entire nutrient solution for this phase and the propagation process in each phase up to consumption (or almost to consumption ) of the fermentable sugar introduced at the beginning of the phase in question is continued, the yeast produced in the previous phase serving as a batch for the next phase without separation.
Preferably in this way an amount of seed yeast introduced at the beginning of the entire fermentation process (expediently laboratory pure yeast) or an amount of mother yeast added at the beginning of the phase fermentation is increased in continuous contact with the nutrient medium until the yeast harvest is finally separated.
In order to carry out such a phase fermentation as a whole as closely as possible to a growth curve corresponding to the theoretical basic equation (equation I), the amount of nutrients presented to the yeast at the beginning of the individual phases must be measured in such a way that the amount of yeast in each phase, through all Stages of fermentation to increase by a certain amount that increases from phase to phase, which is given by the ideal condition that the amount of yeast should grow logarithmically over time, according to the basic equation q = a.
e, in which equation q denotes the amount of yeast that is present after a certain time t, a the amount of yeast with which the propagation process was started and e is the base of the natural logarithm, while e represents the multiplication factor that ever according to the desired yeast consistency
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the main fermentation increase sharply from phase to phase, and that this increase becomes steeper the greater the multiplication factor-Oh. The nutrients required to cover the yeast's nitrogen and phosphorus requirements are to be introduced into the individual phases in proportions similar to those of the partial amounts of sugar.
In this way, the addition of nutrients is determined within wide limits independently of the dilution by the degree of yeast increase in the sense of Euler's equation. In connection with the knowledge that the multiplication factor # has a certain meaning for the nature of the yeast and its yield, a guideline for the nutrient measurement in the individual phases is given. For practical implementation, it goes without saying that the fermentation temperature and the amount of air must be selected accordingly: in addition to the appropriate nutrient measurement, the condition is that the fermentation is warmer and that the higher the & -value, the stronger the ventilation The propagation curve is to which the whole course of the propagation process should be approximated.
The only question that remains open is how many partial fermentations the whole propagation process of a given total duration must be broken down into in order to prevent with certainty that the changes in the nutrient medium (decrease in nutrients, accumulation of inhibitors) within the individual self-contained propagation processes as Deviations from Euler's basic
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a maximum of doubling the amount of yeast should be achieved in individual phases. The total duration of the fermentation process is advantageously chosen to be 16-36 hours and the yeast propagation process is appropriately divided into 5-9 phases.
The yeast production process established according to these basic rules should be followed analytically to check the respectively selected working conditions in such a way that the amount of yeast present at the beginning and at the end of each phase is weighed in order to determine with the help of the values found for q "q,. Q"
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Compare curves (Fig. 1).
With this new method of operational observation, the working conditions selected on the basis of the general rules can be refined through experience so that, under the practical conditions set by the special working conditions, the propagation process corresponds to one of the basic equation I with certain yeast growth in all stages up to The end of the fermentation is very largely approximated.
Within the framework of these general working rules, further experimental work has subsequently resulted in further embodiments of the phase method which favor the desired approximation.
It is usually not advisable to divide the entire fermentation period into uniform subsections
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approximate.
At the end of the phases following the pre-fermentation, it is advisable to include ripening pauses, the duration of which increases with the progress of the yeast propagation process. During yeast multiplication, more and more metabolic breakdown products are produced, some of which are then burned, while another part of the original breakdown products is synthesized into higher-molecular bodies. The yeast must be given time for this combustion and resynthesis. It is well known that u form during fermentation. a. also acids, which are used by the yeast cell as a regulator to initiate the various physico-chemical reactions and changes in the state of the colloids and which then have to be removed again.
In the present process, excessively large amounts of acid cannot be formed if rest breaks at the end of the individual phases cause the acidity to decrease before a hydrogen ion concentration which is harmful to the yeast is reached.
Furthermore, it is advantageous to introduce all of the nutrient quantities determined for the individual phases in relation to the yeast increase at the same time as possible at the beginning of the phase; H. to the nutrient medium as quickly and evenly as possible. This makes use of the yeast's ability to adsorb the nutrients presented to it in the nutrient solution on its surface.
The growth curve of a phase fermentation carried out in seven partial fermentations in practical large-scale operations according to these principles is graphically illustrated in FIG. The fermentation time of the
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amounts of yeast formed in individual phases Q1, Q2 '.'. Q7 plotted on the ordinate. The entire course of the curve is logarithmic and is in perfect agreement with the course of the theoretical curves in FIG. 1 and in particular with curve d, whose @ corresponds to the value of 0'129.
3 of the drawings shows the associated sugar time curve and the analytically monitored course of sugar processing. The fermentation times of the individual phases are plotted on the abscissa, in accordance with FIG. 2, the amounts of added sugar on the ordinate. The analytically tracked sugar content within the individual phases is shown with strong lines, the respective invert sugar content with thin lines. It turns out that the invert sugar amounts temporarily increase in individual phases, which is probably due to the fact that the cane sugar split by the invertase is bound intermediately and thus does not appear as invert sugar in the analysis, only to then reappear as invert sugar come or be assimilated.
The pauses, which grow with the progress of the yeast multiplication process, clearly stand out in the individual sugar consumption curves of the higher phases.
The phase process takes into account the fact that the nitrogen content of the yeast changes during fermentation, striving towards a certain limit, initially accumulates, but decreases again as the yeast growth rate increases and the yeast then adjusts to the protein metabolism. During the growth process of the phase process, a decrease in the zymase content or an increase in the peptase content is avoided as far as possible. The method is distinguished by its particularly simple and reliable feasibility.
According to the studies of 0. Warburg (Biochemische Zeitschrift, 1927), the relationship between respiration and fermentation differs according to the manner in which the yeast is produced; so, for example, in a yeast, as long as sugar is still present, this ratio is 0.04, but if it is ventilated for a long time without sugar, 0'28. With the phase process, depending on the choice of &, one is able to favorably influence the relationship between respiration and fermentation.
To characterize the various types of superiority of the present process over the yeast production processes known up to now, it should also be pointed out that the
Yeast in all common processes, especially in the feed process, in the resting state in
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a highly diluted nutrient solution is introduced, whereas in the present method the entire fermentation process, especially the yeast generations that are separated and pressed out of the solution, does not require the yeast, with the exception of the introduction of relatively small amounts of the first mother yeast or laboratory pure cultivation, is constantly maintained in vital activity throughout the process.
The introduction of dormant yeast into a highly diluted nutrient solution is associated with a weakening of the yeast. If an osmotic exchange of the yeast protoplasmic substances does occur, which is already evident from the fact that such a strongly diluted solution does not start fermenting until after some time. This induction time, which is necessary in order to bring the pressed yeast sown into the diluted wort back into the state of a viable cell, is omitted in the present process.
Another advantage of the phase process compared to the previously known processes emerges in the possibility that, depending on which yields and yeast qualities are required, the fermentations can be terminated after the end of one or the other phase, which is shown in the graph in FIG This is expressed in that the curve is simply shortened accordingly without changing its shape and position.
The realization of growth processes, which correspond to the various curves of the basic equation I, can be simplified and brought to greater certainty that the yeast increase and the added sugar determined by it can also be calculated from the outset for each planned value b.
Assuming that Euler's equation is valid for each individual phase, the equation ql = for the second phase the equation applies for the first phase
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for the third phase the equation
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express.
(t (the amount of yeast sown) and e (the base of the natural logarithm) are known. n denotes the selected number of phases. According to what was said earlier, the multiplication factors # 1 to #n may differ if the whole course of the multiplication curve is a If the curve should correspond to the basic equation I as closely as possible, change it so little that instead of {t1 to #n a constant # (# c) can be introduced into the equation.
If certain values for t2, (t2-t1) use. be accepted
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and yield, the values for q "q, .... q", that is, the amounts of yeast that must be formed at the end of the phases so that the yeast grows logarithmically with time while maintaining the selected exact measure for the rate of growth will :
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Instead of the calculated values ql'q2 '... q ", depending on the capacity of the operating facilities, multiples of the values found can and should of course be used as the basis for practical implementation.
It is also possible to calculate the amounts of sugar that must be presented to the yeast at the beginning of the individual phases, so that the amounts of yeast q1 to q "calculated for a certain multiplication factor can be formed at the end of the phases.
From the consideration that the nutrient consumption, if the growth curve should also correspond to Euler's equation (i.e. under the conditions that were made for the validity of this equation), must grow logarithmically over time, it follows that Euler's equation in its original form (Equation I) and in the form derived for phase fermentation (Equation II) must also be suitable for representing the relationships between sugar consumption and time.
If one denotes the amount of sugar required to obtain the yeast weight ql from the weight of the first mother yeast a in the first phase with the multiplication factor be and in the time t1 from the weight of the first mother yeast a, one also denotes the weight of the sugar that is necessary to the To produce mother yeast a, and with e1 an assimilation factor valid for this sub-process, so is
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Apparently the same as the multiplication curve.
It results from equation II:
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further from equation In:
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In equation IV, the relationships between yeast weight and sugar consumption find their regular expression for a given measure of the rate of yeast growth. The amount of sugar to be added at the beginning of the first phase is obtained from the equation
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The following applies to the second phase:
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Experience has finally led to the most perfect embodiment of the phase process, which differs from the calculation method described above in the only respect that when a relatively large amount of mother yeast (a) is introduced into phase fermentation # only
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On this mathematical basis, the production process can be adapted almost theoretically to various requirements for the yield or the properties of the yeast to be produced, but in any case much more reliably than was previously possible with any method. In particular, it is also possible to work towards certain properties of the yeast with regard to their chemical composition and their content of enzymes and also towards the most favorable physiological state of the yeast for the shelf life.
The possibility of influencing the quality of the harvested yeast also by choosing the seed yeast (mother yeast) is of course given in addition to all other possibilities of the phase method.
It can be advisable to let the individual phases of fermentation go on in different vessels. In Fig. 4 a suitable device for carrying out the method in this way is shown schematically, 1, 2, 3, 4 and 5 are fermentation vessels of increasing volume, which are connected to a common air supply pipe through lockable branch lines 6, 7, 8, 9 and 10 11 are connected. The branch lines end at the bottom of the vessels and are equipped with suitable air distribution systems. 12 is the feed line for the nutrient solution, from which lockable lines 13, 14, 15 branch off, which open into the vessels 1, 2 and 3 near the ceiling. A fourth branch line 16 opens into a container 17 which is arranged above the vessels 4 and 5.
The vessels 1, 2, 3 and 4 are connected by lockable lifters 18, 19 and 20, which lead from the bottom of one vessel to the ceiling of the next, lower one. At the bottom of the vessel 4, a pump 21 is connected, in which
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The method of operation with the aid of this device is as follows: The appropriate amount of nutrient solution and seed yeast, advantageously laboratory pure yeast, is introduced into the fermentation vessel 1 and left to multiply. After the corresponding fermentation period has elapsed, the shut-off element of the siphon 18 is opened, whereby the contents of the vessel 1 pass into the vessel 2, where see after the addition of the
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appropriate amount of nutrient solution plays the first phase of propagation under ventilation. Thereupon the fermentation vessel becomes. 3 charged with the nutrient solution of the second phase in order to then receive the contents of the fermentation vessel 2 after opening the shut-off element in the siphon 19.
It can be advantageous to keep the first three fermentation vessels under the conditions of the absolutely pure cultivation, thereby increasing a
Guarantee for the production of a yeast with a long shelf life is required. The solution can be pressed from the fermentation vessel 3 by means of the open siphon pipe 26 into the vessel 4, to which the nutrient solution flows from the container 17 via the opened branch line 27. Instead, however, the contents of the vessel 3 can also be mixed with the nutrient solution before it is introduced into the vessel 4 in the container 7, in which case the shut-off element of the line 22 branching off from the lifter 20 is opened and the three-way valve 24 is set so that it Establishes a connection between the pipes 23, 25 and blocks the path to the line 26.
Likewise, the contents of the vessel 4 can also be brought into the vessel 5 either directly or via the container 17. In one case, when the branch line 22 is shut off, the tap 24 is set so that it connects the pipes 23 and 26 and shuts off the line 25. In the other case, the line 26 is shut off by the tap 24 and the connection of the pipes 23 and 25 is established. From the fermentation vessel used last, the yeast is brought to the separators or presses, for which the lockable lines 29, 30 connected to the bottom are used.
If the fermentation process is to take place in seven phases, several phases take place in succession in fermentation vessels 4 and 5, unless separate fermentation vessels are also provided for carrying out these phases.
Depending on how the propagation process is carried out, alcohol can be distilled off from the wort or the wort can be dispensed with.
Embodiments:
1. (Production of a yeast with good growing power and particularly good shelf life with an
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q1-q2 result from calculation as follows:
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<tb>
<tb> ql <SEP> = <SEP> 14-30 <SEP> kg <SEP> dry weight
<tb> qu, <SEP> = <SEP> 23-16 "
<tb> qu <SEP> = <SEP> 36'88 ",,. <SEP>
<tb> q4 <SEP> = <SEP> 61-03 "
<tb> q-97-16.,
<tb> q3 = 167 * 2 ,,
<tb> = 298-9
<tb>
To determine the associated values for z1-z7, u (the amount of sugar used to produce pitching yeast a) must first be calculated. The molasses is assumed to be a 50% sugar solution.
Multiplying the dry weight by a factor of 3.5 gives the yeast weight. Therefore
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add used sugar quantity.) il = 29'53 keg z2 = 47 * 5 Z3 = 75-97 z4 = 125 * 7 ,, z5 = 200 * 2 = 344-3 z7 = 615 * 7 ,,
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If the fermentation tank in which the last fermentation phase takes place has a content of about 380hl, this can be about; 1000 kg of yeast are produced; under this condition, the above calculation delivers: directly the numerical operating data.
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The amounts of molasses to be added are:
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<tb>
<tb> for <SEP> the <SEP> 1st <SEP> phase <SEP> (29-5-20-6). <SEP> 2 <SEP> = <SEP> 18 <SEP> molasses
<tb> for <SEP> the <SEP> 2nd <SEP> phase <SEP> (47-5. <SEP> 2) -59 <SEP> =
<tb> 95-59 <SEP> = <SEP> 36 ,, <SEP> ,,
<tb> for <SEP> the <SEP> 3rd <SEP> phase <SEP> (76-2) -95
<tb> 152 <SEP> - <SEP> 95 <SEP> = <SEP> 57 "<SEP>"
<tb> for <SEP> the <SEP> 4th <SEP> phase <SEP> (126-2) -152
<tb> 252-152 <SEP> = <SEP> 100 <SEP>
<tb> for <SEP> the <SEP> 5th <SEP> phase <SEP> (22 * 2) -252
<tb> 400-252 <SEP> = <SEP> 148 <SEP>
<tb> for <SEP> the <SEP> 6th <SEP> phase <SEP> (344-2) -400
<tb> 688-400 <SEP> = <SEP> 288 <SEP>
<tb> for <SEP> the <SEP> 7th <SEP> phase <SEP> (616 * 2) -688
<tb> 1232-688 <SEP> = <SEP> 544 ,,
<tb>
The molasses to be processed on the yeast is carefully purified by any of the known methods.
It is recommended to give the clear molasses solution a titration acidity against lacmus of 0.6-1. 2 to give. Aqueous solutions of nutrient salts are also prepared, one of which contains 30% by weight of ammonium sulfate (called As for the sequence) and the other 15% superphosphate (called Ss for the sequence).
If a laboratory pure cultivation is assumed, after dilution to about 14 Bg 40 kg of the above molasses solution are introduced into fermentation vessel 1, of the above As solution 5, 10 l of the Ss solution are introduced, whereupon the nutrient solution produced in this way is sterilized again in the vessel and after cooling down under the known conditions of absolute pure cultivation, inoculated with a yeast grown in the laboratory and left to multiply for about 15-20 hours at an average temperature of 24 ° C. About 10 kg of yeast, calculated on the dry matter, should be produced.
This yeast is used as pitching yeast for the actual phase fermentation, which in the following example takes place in 7 partial fermentations.
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<tb>
<tb>
Phase <SEP> 1 <SEP>: <SEP> 20 <SEP> molasses, <SEP> 3l <SEP> As solution, <SEP> 5 <SEP> l <SEP> Ss solution
<tb> Phase <SEP> 2: <SEP> 40 ,, <SEP> ,, <SEP> 5 ,, <SEP> ,, <SEP> 10 ,,
<tb> Phase <SEP> 3 <SEP>: <SEP> 60 ,, <SEP> ,, <SEP> 9 ,, <SEP> ,, <SEP> 18 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 4 <SEP>: <SEP> 100 ,, <SEP> ,, <SEP> 15 ,, <SEP> ,, <SEP> 30 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 5 <SEP>: 150 ,, <SEP> ,, <SEP> 25 ,, <SEP> ,, <SEP> 40 <SEP>
<tb> Phase <SEP> 6 <SEP>: <SEP> 300 <SEP> 60 <SEP>, <SEP> 80
<tb> Phase <SEP> 7 <SEP>: <SEP> 550 ,, <SEP> ,, <SEP> 100 ,, <SEP> ,, <SEP> 120 ,,
<tb>
In phase 1 the ripe batch yeast, in all subsequent phases the yeast produced in the previous phase, is pressed into the appropriately prepared nutrient solution for the next phase.
It is advisable to take the molasses nutrient solutions more and more diluted as the phase fermentation progresses, so that in the first phase a molasses solution of 10-15 Bg is used, in the last phase a molasses solution of 3-6 Bg is used. It is also advisable to keep the acidity ratios in such a way that the acidity decreases more and more as fermentation progresses, so that in the first phase the titration acidity against lacmus 4-6, in the last phase 0'2-0. 60 is. For this purpose, acids are added in the first phases; In the following phases the sulfuric acid released from the ammonium sulphate is blunted in the generally known way by neutrality agents if the degree of acidity does not, contrary to expectations, fall continuously.
The ventilation intensity increases from phase to phase and rises up to 12 m3 per hectare of fermenting wort in the last phase.
When adding the fermenting yeast from the previous phase to the nutrient solution for the next phase, ensure that the two parts are intimately mixed. When the last partial fermentation is over, the yeast is centrifuged and pressed.
Instead of starting with cultured yeast and increasing this accordingly in the yeast fermentation vessel 1, one can also enter 10.3 * 5 == 35 log of suitable yeast in the fermentation vessel 2 directly in the context of the above example.
2. (Production of a yeast with very good growing power with a yield of 60%). 7 phases.
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According to the capacity of the plant, the values found for M and up to Z7 are to be multiplied by a corresponding factor and then the molasses additives for the individual phases are to be calculated exactly as in Example 1. Ventilation and temperatures are regulated accordingly in order to approximate the fermentation process to the values of q in the individual phases: as a result of the low slope of the yeast time curve, the temperature is lower, the ventilation is kept lower compared to fermentations with a steeper yeast time curve, i.e. with a higher yeast yield have to.
In this case the temperature fluctuates between 22-28 C, the ventilation between 2-7 m3 of air per hecto'iter of fermenting liquid. The nitrogen and phosphorus-containing nutrients are added in the same way as sugar. In this case, it is advisable to extract alcohol.
In FIG. 5, the relationship between yeast weight and sugar consumption in the individual phases is illustrated by plotting the yeast weights on the ordinate and the amounts of sugar added at the beginning of the phases on the abscissa. Line a corresponds to a {t value of 0-10, line b to an & value of 0'155, line c represents the values obtained in practical operation when carrying out the method according to the exemplary embodiment.
Externally, the phase process has in common with the feed process the gradual addition of nutrients. On the other hand, there is the difference that in the phase process the propagation process is broken down into successive partial fermentations of increasing volume, which form self-contained propagation processes, in that the yeast at the beginning of each individual phase - as in the shutdown process - provides the entire nutrient solution for this phase and the propagation process in each phase is continued until consumption or almost until consumption of the fermentable sugar introduced at the beginning of the phase in question.
While the feed process in all its variants (with the exception of the yeast production in the first generations) should consistently maintain the same or a similar high dilution by replacing the nutrients used in each case, with the phase process the nutrient solution at the beginning of each phase contains the individual nutrients in relatively large excess. The amount of nutrients presented to the yeast in each phase is not determined in relation to the volume of the nutrient solution (i.e. with regard to the concentration), but is measured in such a way that the amount of yeast that increases from phase to phase increases by a certain amount in the next phase can.
The phase process differs significantly from the shutdown process in that it progresses from phase to phase to ever larger quantities of liquid, in that the yeast produced in the previous phase (without separation) serves as a starting point for the next phase.
PATENT CLAIMS:
1. Process for the production of yeast according to the ventilation process, in which the yeast propagation process is broken down into several successive partial fermentations, the yeast produced in the previous phase without separation serving as a starting point for the next phase, characterized in that successive partial fermentations of increasing volume Form self-contained propagation processes by offering the yeast the entire nutrient solution for this phase at the beginning of each individual phase and continuing the propagation process in each phase until the fermentable sugar introduced at the beginning of the phase concerned is consumed or almost consumed.